Глава IV

ОСНОВЫ ПРОЕКТИРОВАНИЯ И РАСЧЕТА МЕТАЛЛИЧЕСКИХ КОНСТРУКЦИЙ

§ П. ОСНОВНЫЕ ТРЕБОВАНИЯ, ПРЕДЪЯВЛЯЕМЫЕ К МЕТАЛЛИЧЕСКИМ КОНСТРУКЦИЯМ

Главное требование, которому должны удовлетворять все конструкции, в том числе и металлические, - это соответствие эксплуатационному назначению. Металлические несущие конструкции воспринимают различные нагрузки, поэтому они должны быть прочными, жесткими и надежными, а также экономичными и минимально трудоемкими при изготовлении и монтаже.

Каждая конструкция проходит три этапа: проектирование, изготовление и монтаж. Стоимость готовых металлоконструкций распределяется следующим образом:

Проектирование................ 2-3%

Стоимость стали и других материалов....... 60-70%

Изготовление................. 15-20%

Тоанспортные расходы............. 3-5%

Монтаж................... 10-20%

Проектирование металлических конструкций - один из важнейших этапов, несмотря на относительно малую стоимость. В процессе проектирования решаются все вопросы осуществления конструкции, начиная от вариантов конструктивной компоновки возможных схем сооружения и кончая рациональными методами его монтажа. При проектировании должны быть обеспечены все требования, предъявляемые к металлическим конструкциям.

Общие требования. Конструкции должны наилучшим образом выполнять те функции, для которых они предназначены, т. е. соответствовать своему эксплуатационному назначению. Необходимо учитывать особенности эксплуатации: внешнюю среду (в закрытом помещении, в атмосферной среде, в агрессивной среде), условия работы конструкций (статические нагрузки, подвижные и вибрационные нагрузки). Конструкции должны быть прочными, жесткими, безопасными в эксплуатации, а схема конструкции, ее основные размеры, сечения отдельных элементов- рациональными, экономичными по расходу металла. Экономия металла - одно из важнейших требований при проектировании металлических конструкций, так как стоимость металла составляет более половины стоимости металлоконструкций и большие потребности народного хозяйства в металле вызывают его дефицитность.

Конструкции должны быть пропорциональными, красивыми и удобными для защиты от коррозии: не иметь щелей и пазух, в которых могут скапливаться пыль и влага, быть доступными очистке и окраске.

Производственные требования. Металлические конструкции должны удовлетворять требованиям индустриальности изготовления, т. е. быть наилучшим образом приспособленными к условиям заводского производства. Необходимо учитывать производственные возможности заводов: характеристики станков,

грузоподъемность кранов, характер оборудования для сварки и клепки, наличие специализированных поточных линий, вспомогательных приспособлений и т. д.

Конструкции должны быть наименее трудоемки, что достигается простой формой, минимальным количеством деталей, возможностью механизированной обработки, простотой и удобством сборки и сварки.

Важным вопросом является членение конструкций на от-правочнф1е элементы. Основным способом доставки изготовленных на заводе металлических конструкций к месту монтажа является транспортирование их по железной дороге, поэтому отправочный элемент должен вписываться в железнодорожный габарит (рис. IV.1).

Наибольшая длина отправочного элемента зависит от размеров платформ и способов погрузки. Для перевозки металлоконструкций используют двухосные платформы грузоподъемностью 20 т с длиной по осям автосцепки 10 424 мм, четырехосные платформы грузоподъемностью 60 т с длиной 14 194 мм и гондолы (полувагоны) грузоподъемностью 60 т. Длинные отправочные элементы грузят на специальные платформы с опиранием на одну или две платформы. Если элемент опирается на одну двухосную платформу, то его предельная длина, при которой не требуется проверки габаритности на кривых участках дороги, составляет 13 м, если элемент опирается на четырехосную, - 17,5 м. При опирании элемента на две двухосные или четырехосные платформы эта предельная длина составляет соответственно 19,1 и 23,3 м. Отправочные элементы должны быть возможно более крупными, а количество их - наименьшим, при этом очень важна компактность отправочных элементов.

Рис. IV.!. Нормальный железнодорожный габарит очертания погрузки

обеспечивающая нормальную загрузку железнодорожных вагонов.

Большое значение имеет серийность изготовления, когда отправочные марки конструкций одинаковы и изготовляются в большом количестве. Поэтому важнейшее требование - типизация конструкций.

Монтажные требования. Монтаж - последний этап производства металлических конструкций, осуществляемый в наиболее трудных условиях: на открытом воздухе в условиях строительной площадки. Поэтому главные требования здесь - простота, удобство, скорость и малая трудоемкость. Отправочные марки должны легко и просто соединяться между собой, необходимо стремиться к возможности крупноблочного, а при больших объемах однотипных конструкций к возможности конвейерного способа монтажа. Следует предусмотреть систему связей устанавливаемых конструкций, обеспечивающую их устойчивость.

Различные требования, предъявляемые к металлическим конструкциям, иногда приводят к противоречивым решениям: экономию металла можно получить, усложнив форму конструкции, а это противоречит требованию наименьшей трудоемкости изготовления: можно увеличить повторяемость отправочных элементов, если элемент сделать более универсальным (т. е. объединить в одном элементе свойства, требуемые различными элементами), а это может привести к увеличению трудоемкости изготовления или расхода металла.

Чтобы добиться оптимального удовлетворения одновременно всех этих требований, проектировщики должны решать основную задачу проектирования: соответствие эксплуатационному назначению при минимальном расходе металла и наименьшей трудоемкости изготовления в условиях простого и быстрого монтажа.

Советская школа металлистов успешно решила эту сложную задачу и располагает большим опытом создания надежных, экономичных и высококачественных металлических конструкций.

§ 12. ОРГАНИЗАЦИЯ ПРОЕКТИРОВАНИЯ

Сооружения проектируют на основании задания на проектирование, которое составляется на базе утвержденных планов развития народного хозяйства.

Проектирование выполняется обычно в две стадии - технический проект и рабочие чертежи. Для технически несложных объектов и объектов, строительство которых намечается осу-

Временная инструкция по разработке проектов и смет для промышленного строительства. СН 202-69.